人教版新教材必修二 6.4 生活中的圆周运动火车转弯专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版新教材必修二 6.4 生活中的圆周运动火车转弯专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 570.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-26 12:55:43 | ||
图片预览
文档简介
人教版新教材必修二第六章火车转弯专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 汽车过凸形桥时桥所受压力一定大于汽车的重力
B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与内轨的挤压
C. 洗衣机甩干衣服的原理是水随脱水桶高速旋转时会做离心运动
D. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最低点时，“水流星”所受向心力一定大于其倍的重力
下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 如图示，汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B. 如图示，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
C. 如图示，轻质细绳长为，一端固定一个小球，绕另一端点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球的最小速度应大于
D. 如图示，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
如图所示，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时( )
A. 火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧
B. 弯道半径越大，火车所需向心力越大
C. 火车的速度若小于规定速度，火车将做离心运动
D. 若路基倾角为，无论火车是否按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力总等于
火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘如图甲所示挤压的弹力提供了火车转弯的向心力如图乙所示，但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨如图丙所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为，重力加速度为，以下说法中正确的是( )
A. 该弯道的半径 B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C. 当火车速率大于时，外轨将受到轮缘的挤压 D. 当火车速率小于时，外轨将受到轮缘的挤压
近年来我国高速铁路发展迅速，一带一路战略开启了高铁发展的新时代，现已知两轨间宽度为，内外轨高度差是，重力加速度为，如果机车要进入半径为的弯道，该弯道的设计速度最为适宜的是( )
A. B. C. D.
中国铁路秉承“安全优质、兴路强国”的铁路精神，构筑了四通八达的交通网络。铁路的内、外轨道高度在弯道处是不同的，已知轨道平面与水平面的夹角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为，重力加速度大小为，若质量为的火车转弯时速度等于，则( )
A. 这时铁轨对火车的支持力等于 B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 这时铁轨对火车的支持力小于 D. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
和火车转弯类似，在高速公路的转弯处，路面通常都是外高内低。在某路段一汽车向左转弯，公路的竖直截面如图所示，图中，。汽车转弯时若以设计速度驶过弯道，车轮与路面之间的横向即垂直于前进方向摩擦力等于零，已知转弯的设计速度为，取重力加速度大小，则该路段设计的汽车转弯的半径为( )
A. B. C. D.
两列列车相撞事故，造成了大量人员伤亡和财产损失．引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶．如图所示，是一种新型高速列车，当它转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以的速度在水平面内转弯，弯道半径为，则质量为的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( )
A. B. C. D.
一根细线一端系一小球可视为质点，另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为，细线的张力为，则随变化的图像是( )
A. B. C. D.
在高速公路的拐弯处，路面都是筑成外高内低的，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧要高一些，路面与水平面的夹角为，设拐弯路段半径为的圆弧，要使车速为时车轮与路面之间的横向即垂直于前进方向摩擦力等于零，则( )
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
汽车转弯时容易发生侧滑，为了保障汽车转弯时的安全，公路的转弯处往往外侧比内侧要高一些。一质量为的小汽车匀速率行驶在半径为的等高圆弧弯道上，路面的倾角为，轮胎与路面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，求
汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率；
汽车在转弯处无侧滑时的最大速率。
铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为，重力加速度为，在转弯时求：
火车转弯时刚好不挤压内外轨道时的规定速度大小；
若火车行驶速度为，且，则车轮将挤压内侧轨道还是外侧轨道？此时因车轮受到的侧向挤压而产生的弹力多大？
质量为的火车以恒定的速率在水平面内沿一段半径为的圆形轨道转弯，如图所示，已知路面有一定的倾角．当火车以速率在此弯道上转弯时，车轮对轨道的侧压力恰好为零．如果火车以实际速率在此弯道上转弯时，车轮将施于铁轨一个与枕木平行的压力，试求侧压力的大小．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，知道圆周运动向心力的来源，会根据加速度的方向确定超失重。
利用圆周运动的向心力分析汽车过凸形桥、火车转弯和洗衣机脱水原理及水流星问题即可。
【解答】
A.汽车通过凸形桥时，具有向下的加速度向心加速度，处于失重状态，故对桥的压力小于重力，故A错误；
B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故B错误；
C.洗衣机甩干衣服的原理是水随脱水桶高速旋转时会做离心运动，从而甩干衣服，故C正确；
D.当“水流星”恰通过最高点时，由其重力提供向心力：，从最高点到最低点，由机械能守恒定律可得：，在最低点，由牛顿第二定律可得：，联立解得：，故“水流星”所受向心力一定大于其倍的重力，故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
汽车通过凹形桥的最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态；火车按设计速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力；“水流星”在最高点时重力完全提供向心力；服对水滴的吸附力小于水滴做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象。
本题考查圆周运动在实际生活的应用，要联系所学知识点进行分析，注意离心力与向心力并非水滴的实际受力。
【解答】
A.汽车通过凹形桥的最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态，故A错误；
B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按设计速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮缘与轨道间无挤压，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用，故B正确；
C.在最高点时，重力充当向心力时，小球速度最小可以为，故C错误；
D.离心力与向心力并非水滴的实际受力，当水滴所受合力不足以提供向心力时，水滴将做离心运动，会沿切线方向甩出，故D错误。
3.【答案】
【解析】解：、火车在铁轨转弯处做圆周运动，圆周运动平面为水平面，所以，火车所需向心力在水平方向；又有向心力指向圆心，故火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧，故A正确；
B、由向心力公式可知，越大，越小，故B错误；
C、由可知，火车的速度若小于规定速度，向心力比规定速度时小，而火车在转弯处受力不变，即合外力大于向心力，那么火车将做向心运动，故C错误；
D、当火车按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力垂直轨道平面向上，且大小为；若速度大于规定速度，则外轨给火车一个沿斜面向内的力；若速度小于规定速度，则内轨给火车一个沿斜面向外的力；所以，只有火车按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力才等于；故D错误；
故选：．
由物体做圆周运动，向心力的方向在圆周运动轨道平面且指向内侧求得向心力方向；再根据牛顿第二定律得到向心力与速度、半径的关系．
圆周运动的向心力一般通过受力分析得到，然后再通过牛顿第二定律得到的向心力比较，进而确定物体做匀速圆周运动还是向心运动或离心运动．
4.【答案】
【解析】
【分析】
火车拐弯时以规定速度行驶，此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力，若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力；若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力。
解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
【解答】
A.火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为，由牛顿第二定律得：，解得：，故A错误；
B.根据牛顿第二定律得：，解得：，与质量无关，故B错误；
C.若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C正确；
D.若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
【解答】
转弯中，当内外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图，
由牛顿第二定律得：，
，
解得：故A正确，、、D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
先求解火车转弯时对内外轨道的轮缘均没有侧向挤压时的临界速度值，进而判断火车在转弯时对内外铁是否有挤压；
由火车在水平面内运动得到竖直方向上受力平衡，进而求得支持力。
本题考查火车转弯模型，解题关键是找到向心力，根据转弯速度，确定火车的受力情况。
【解答】
火车在水平面内以速度运动，由，可知支持力和重力的合力提供向心力，在竖直方向上受力平衡，所以，铁轨对火车的支持力的竖直分量与重力平衡，
即，解得：，故C错误，A正确；
火车在水平面内以速度运动，由，可知支持力和重力的合力提供向心力，火车转弯时内外轨道侧向均没有压力，故BD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
要使车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，则汽车转弯时，由路面的支持力与重力的合力提供汽车的向心力。
【解答】
路面的斜角为，对汽车进行受力分析如图：
由牛顿第二定律得：，又几何关系得：，解得：，代入数据得：，故C正确。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
列车拐弯时做圆周运动，根据求出乘客所受的合力．
解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力由合力提供，知道，难度不大，属于基础题．
【解答】
由得，，故D正确，ABC错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解析由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为，用表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为，圆锥对小球的支持力为，根据牛顿第二定律有 ， ，联立解得 。小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律有 ，解得。对照四个选项的图像可知项正确。
答案
10.【答案】
【解析】解：车匀速转弯，合力等于向心力，如图
根据牛顿第二定律
解得
故选：。
车做匀速圆周运动，重力和支持力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可。
本题关键找到向心力来源，然后根据牛顿第二定律列式求解。
11.【答案】解：汽车恰好无侧滑趋势
则
当摩擦力沿坡面向下，且达到最大静摩擦力时，此时速率最大
沿水平方向：
沿竖直方向：
联立解得：
答：汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率为；
汽车在转弯处无侧滑时的最大速率为。
【解析】汽车恰好无侧滑趋势时；
汽车在转弯处无侧滑时，摩擦力沿坡面向下，且达到最大静摩擦力。
本题考查圆周运动临界问题，解题关键是要判断摩擦力有无及方向，此类临界问题在平时训练中要多积累。
12.【答案】解：火车以某一速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，由图可以得：
为轨道平面与水平面的夹角
合力等于向心力，故有：，
解得，当火车在转弯时不挤压轨道，故A正确。
当，重力和支持力的合力不够提供向心力，则火车拐弯时会挤压外轨，此时火车受到外侧轨道沿斜面向下的弹力，
根据牛顿第二定律可知：，又，
联立解得：。
答：火车转弯时刚好不挤压内外轨道时的规定速度大小为；
车轮将挤压外侧轨道，此时因车轮受到的侧向挤压而产生的弹力为。
【解析】刚好不挤压内外轨道，说明火车只受重力和支持力，根据牛顿第二定律求解规定速度；
火车行驶速度大于规定速度，有离心趋势，则外轨受到挤压，根据牛顿第二定律求解弹力大小。
本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，大于临界速度则做离心运动，根据牛顿第二定律分析即可。
13.【答案】解：当火车以速率转弯时，火车受力分析如下图所示：
设路面倾角为，支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
解得
当火车以速度转弯，受力分析如下图
根据牛顿第二定律得：
联立，解得
根据牛顿第三定律，侧压力
答：侧压力大小为
【解析】分析火车转弯时受力情况，当火车以速率转弯内、外轨道均不受侧压力作用，恰好由轨道的支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得出向心力方程；当火车以大于的速度转弯时，由重力，轨道的支持力和轨道侧面的支持力提供向心力，根据牛顿第二定律列出方程。联立方程可求出答案。
本题是圆周运动和牛顿第二定律的综合应用，注意本题斜面倾角不变是解题的关键。
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 汽车过凸形桥时桥所受压力一定大于汽车的重力
B. 在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与内轨的挤压
C. 洗衣机甩干衣服的原理是水随脱水桶高速旋转时会做离心运动
D. 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最低点时，“水流星”所受向心力一定大于其倍的重力
下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是( )
A. 如图示，汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于失重状态
B. 如图示，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用
C. 如图示，轻质细绳长为，一端固定一个小球，绕另一端点在竖直面内做圆周运动，在最高点小球的最小速度应大于
D. 如图示，脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
如图所示，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时( )
A. 火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧
B. 弯道半径越大，火车所需向心力越大
C. 火车的速度若小于规定速度，火车将做离心运动
D. 若路基倾角为，无论火车是否按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力总等于
火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘如图甲所示挤压的弹力提供了火车转弯的向心力如图乙所示，但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨如图丙所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为，重力加速度为，以下说法中正确的是( )
A. 该弯道的半径 B. 当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变
C. 当火车速率大于时，外轨将受到轮缘的挤压 D. 当火车速率小于时，外轨将受到轮缘的挤压
近年来我国高速铁路发展迅速，一带一路战略开启了高铁发展的新时代，现已知两轨间宽度为，内外轨高度差是，重力加速度为，如果机车要进入半径为的弯道，该弯道的设计速度最为适宜的是( )
A. B. C. D.
中国铁路秉承“安全优质、兴路强国”的铁路精神，构筑了四通八达的交通网络。铁路的内、外轨道高度在弯道处是不同的，已知轨道平面与水平面的夹角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为，重力加速度大小为，若质量为的火车转弯时速度等于，则( )
A. 这时铁轨对火车的支持力等于 B. 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C. 这时铁轨对火车的支持力小于 D. 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
和火车转弯类似，在高速公路的转弯处，路面通常都是外高内低。在某路段一汽车向左转弯，公路的竖直截面如图所示，图中，。汽车转弯时若以设计速度驶过弯道，车轮与路面之间的横向即垂直于前进方向摩擦力等于零，已知转弯的设计速度为，取重力加速度大小，则该路段设计的汽车转弯的半径为( )
A. B. C. D.
两列列车相撞事故，造成了大量人员伤亡和财产损失．引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶．如图所示，是一种新型高速列车，当它转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以的速度在水平面内转弯，弯道半径为，则质量为的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( )
A. B. C. D.
一根细线一端系一小球可视为质点，另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为，细线的张力为，则随变化的图像是( )
A. B. C. D.
在高速公路的拐弯处，路面都是筑成外高内低的，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧要高一些，路面与水平面的夹角为，设拐弯路段半径为的圆弧，要使车速为时车轮与路面之间的横向即垂直于前进方向摩擦力等于零，则( )
A. B. C. D.
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
汽车转弯时容易发生侧滑，为了保障汽车转弯时的安全，公路的转弯处往往外侧比内侧要高一些。一质量为的小汽车匀速率行驶在半径为的等高圆弧弯道上，路面的倾角为，轮胎与路面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，求
汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率；
汽车在转弯处无侧滑时的最大速率。
铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为，重力加速度为，在转弯时求：
火车转弯时刚好不挤压内外轨道时的规定速度大小；
若火车行驶速度为，且，则车轮将挤压内侧轨道还是外侧轨道？此时因车轮受到的侧向挤压而产生的弹力多大？
质量为的火车以恒定的速率在水平面内沿一段半径为的圆形轨道转弯，如图所示，已知路面有一定的倾角．当火车以速率在此弯道上转弯时，车轮对轨道的侧压力恰好为零．如果火车以实际速率在此弯道上转弯时，车轮将施于铁轨一个与枕木平行的压力，试求侧压力的大小．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题是实际应用问题，考查应用物理知识分析处理实际问题的能力，知道圆周运动向心力的来源，会根据加速度的方向确定超失重。
利用圆周运动的向心力分析汽车过凸形桥、火车转弯和洗衣机脱水原理及水流星问题即可。
【解答】
A.汽车通过凸形桥时，具有向下的加速度向心加速度，处于失重状态，故对桥的压力小于重力，故A错误；
B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故B错误；
C.洗衣机甩干衣服的原理是水随脱水桶高速旋转时会做离心运动，从而甩干衣服，故C正确；
D.当“水流星”恰通过最高点时，由其重力提供向心力：，从最高点到最低点，由机械能守恒定律可得：，在最低点，由牛顿第二定律可得：，联立解得：，故“水流星”所受向心力一定大于其倍的重力，故D错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
汽车通过凹形桥的最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态；火车按设计速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力；“水流星”在最高点时重力完全提供向心力；服对水滴的吸附力小于水滴做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象。
本题考查圆周运动在实际生活的应用，要联系所学知识点进行分析，注意离心力与向心力并非水滴的实际受力。
【解答】
A.汽车通过凹形桥的最低点时，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状态，故A错误；
B.在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按设计速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮缘与轨道间无挤压，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对轮缘会有挤压作用，故B正确；
C.在最高点时，重力充当向心力时，小球速度最小可以为，故C错误；
D.离心力与向心力并非水滴的实际受力，当水滴所受合力不足以提供向心力时，水滴将做离心运动，会沿切线方向甩出，故D错误。
3.【答案】
【解析】解：、火车在铁轨转弯处做圆周运动，圆周运动平面为水平面，所以，火车所需向心力在水平方向；又有向心力指向圆心，故火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧，故A正确；
B、由向心力公式可知，越大，越小，故B错误；
C、由可知，火车的速度若小于规定速度，向心力比规定速度时小，而火车在转弯处受力不变，即合外力大于向心力，那么火车将做向心运动，故C错误；
D、当火车按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力垂直轨道平面向上，且大小为；若速度大于规定速度，则外轨给火车一个沿斜面向内的力；若速度小于规定速度，则内轨给火车一个沿斜面向外的力；所以，只有火车按规定速度行驶，铁轨对火车的支持力才等于；故D错误；
故选：．
由物体做圆周运动，向心力的方向在圆周运动轨道平面且指向内侧求得向心力方向；再根据牛顿第二定律得到向心力与速度、半径的关系．
圆周运动的向心力一般通过受力分析得到，然后再通过牛顿第二定律得到的向心力比较，进而确定物体做匀速圆周运动还是向心运动或离心运动．
4.【答案】
【解析】
【分析】
火车拐弯时以规定速度行驶，此时火车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力，若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力；若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力。
解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
【解答】
A.火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘，靠重力和支持力的合力提供向心力，设转弯处斜面的倾角为，由牛顿第二定律得：，解得：，故A错误；
B.根据牛顿第二定律得：，解得：，与质量无关，故B错误；
C.若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，故C正确；
D.若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道火车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。
【解答】
转弯中，当内外轨对车轮均没有侧向压力时，火车的受力如图，
由牛顿第二定律得：，
，
解得：故A正确，、、D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
先求解火车转弯时对内外轨道的轮缘均没有侧向挤压时的临界速度值，进而判断火车在转弯时对内外铁是否有挤压；
由火车在水平面内运动得到竖直方向上受力平衡，进而求得支持力。
本题考查火车转弯模型，解题关键是找到向心力，根据转弯速度，确定火车的受力情况。
【解答】
火车在水平面内以速度运动，由，可知支持力和重力的合力提供向心力，在竖直方向上受力平衡，所以，铁轨对火车的支持力的竖直分量与重力平衡，
即，解得：，故C错误，A正确；
火车在水平面内以速度运动，由，可知支持力和重力的合力提供向心力，火车转弯时内外轨道侧向均没有压力，故BD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
要使车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，则汽车转弯时，由路面的支持力与重力的合力提供汽车的向心力。
【解答】
路面的斜角为，对汽车进行受力分析如图：
由牛顿第二定律得：，又几何关系得：，解得：，代入数据得：，故C正确。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
列车拐弯时做圆周运动，根据求出乘客所受的合力．
解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力由合力提供，知道，难度不大，属于基础题．
【解答】
由得，，故D正确，ABC错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解析由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为，用表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为，圆锥对小球的支持力为，根据牛顿第二定律有 ， ，联立解得 。小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律有 ，解得。对照四个选项的图像可知项正确。
答案
10.【答案】
【解析】解：车匀速转弯，合力等于向心力，如图
根据牛顿第二定律
解得
故选：。
车做匀速圆周运动，重力和支持力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可。
本题关键找到向心力来源，然后根据牛顿第二定律列式求解。
11.【答案】解：汽车恰好无侧滑趋势
则
当摩擦力沿坡面向下，且达到最大静摩擦力时，此时速率最大
沿水平方向：
沿竖直方向：
联立解得：
答：汽车在转弯处恰好无侧滑趋势的速率为；
汽车在转弯处无侧滑时的最大速率为。
【解析】汽车恰好无侧滑趋势时；
汽车在转弯处无侧滑时，摩擦力沿坡面向下，且达到最大静摩擦力。
本题考查圆周运动临界问题，解题关键是要判断摩擦力有无及方向，此类临界问题在平时训练中要多积累。
12.【答案】解：火车以某一速度通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，由图可以得：
为轨道平面与水平面的夹角
合力等于向心力，故有：，
解得，当火车在转弯时不挤压轨道，故A正确。
当，重力和支持力的合力不够提供向心力，则火车拐弯时会挤压外轨，此时火车受到外侧轨道沿斜面向下的弹力，
根据牛顿第二定律可知：，又，
联立解得：。
答：火车转弯时刚好不挤压内外轨道时的规定速度大小为；
车轮将挤压外侧轨道，此时因车轮受到的侧向挤压而产生的弹力为。
【解析】刚好不挤压内外轨道，说明火车只受重力和支持力，根据牛顿第二定律求解规定速度；
火车行驶速度大于规定速度，有离心趋势，则外轨受到挤压，根据牛顿第二定律求解弹力大小。
本题关键抓住火车所受重力和支持力的合力恰好提供向心力的临界情况，计算出临界速度，大于临界速度则做离心运动，根据牛顿第二定律分析即可。
13.【答案】解：当火车以速率转弯时，火车受力分析如下图所示：
设路面倾角为，支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
解得
当火车以速度转弯，受力分析如下图
根据牛顿第二定律得：
联立，解得
根据牛顿第三定律，侧压力
答：侧压力大小为
【解析】分析火车转弯时受力情况，当火车以速率转弯内、外轨道均不受侧压力作用，恰好由轨道的支持力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得出向心力方程；当火车以大于的速度转弯时，由重力，轨道的支持力和轨道侧面的支持力提供向心力，根据牛顿第二定律列出方程。联立方程可求出答案。
本题是圆周运动和牛顿第二定律的综合应用，注意本题斜面倾角不变是解题的关键。
第1页，共1页